[发明专利]PPV类聚合物作为荧光指示剂在基于荧光猝灭的氧传感器中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种PPV类聚合物作为荧光指示剂在基于荧光猝灭的氧传感器中的应用。

背景技术

在氧传感器的制备中，作为发光中心的荧光分子一直是人们研究的热点。选择合适的用于被猝灭的荧光分子对改善传感器的性能是至关重要的。常用的荧光分子有以下几种：1.多环芳烃，如芘和芘二丁酸；2.有机金属络合物，如二亚胺钌化合物；3.杂环化合物，如卟啉。

在以上三种材料中，有机金属络合物尤其是过渡金属配合物在发光氧气传感方面备受关注。到目前为止，主要选择的荧光指示剂是最低激发态为金属向配体电荷转移(MLCT)激发态的过渡金属配合物。其中中心金属离子主要选择具有d⁶或d⁸电子组态的过渡金属如：Ru(II)、Os(II)、Pt(II)等；而配体一般都是具有双齿或多齿结构的如：联吡啶、邻菲啰啉、苯基吡啶、卟啉配体等。但是，在采用过渡金属配合物组装或制备光学氧传感器时，由于该有机金属配合物分子自生不具备成膜性且附着能力较弱，需借助一定的物理或化学方法使之与基质材料复合才能基底上分散、固载或成膜。已有的方法主要有三种：(1)物理吸附法，是最早采用的便捷方法，但由于荧光分子与基质材料间的作用力较弱，被吸附的荧光分子易被洗脱和剥离，缩短和降低氧传感器的使用寿命和稳定性限制传感器的应用；(2)共价键合法，可以有效延长传感器的使用寿命但存在传感器或探针的制备工艺较复杂和可能由于荧光分子与基质发生化学键合而改变其其光物理化学特性，导致氧猝灭效应改变等问题；(3)包埋法，将荧光指示剂物理包埋在多孔基质中，克服了荧光分子被洗脱和易剥离等问题，但对荧光分子的分散度和均匀度要求较高，传感器或探针的制备工艺较复杂。

与有机金属配合物不同，有机聚合物材料具有成膜性好、柔韧度高、表面附着能力强、耐候性好且不易结晶等特点，已在众多领域得到广泛应用。其中，具一维结构和共轭大π键的有机聚合物材料，因其具能带隙数值与可见光能量相当和场致发光的本征特性，已成为目前物理或化学发光研究领域的热点。现有的该类聚合物主要有：聚苯乙炔(PPV)、取代聚噻吩、聚苯胺、聚对苯、聚芴，聚乙烯咔唑等。其中，其中Nature 347，539(1990)；US Patent 5189136等报道的PPV及其衍生物具有发光量子产率较高、在可见光波段有较强吸收、易溶于有机溶剂、成膜性好、稳定性高和耐候性好等优良特性，已在聚合物场致发光方面得到了广泛的关注，并已应用于电致发光显示器等领域。因此，基于光学氧传感对荧光分子的性能要求，PPV及其刚柔嵌段共聚物良好的光物理性能使之有可能作为一种氧敏指示剂的候选材料。

CN01120505.9、CN200410068054.8、CN200810057181.6等专利报道了几种高性能的PPV材料，但都用于电子材料、太阳能电池材料等发光领域的材料，尚未有PPV类材料用于光学氧传感领域的报道与专利。

CN03128980.0、CN200910205946.0等专利报道了新的光学氧传感材料，但是都为复合材料，需要掺杂到固定的载体中，其掺杂浓度难以控制、制作工艺繁琐。

发明内容

本发明提供一种PPV类聚合物作为荧光指示剂在基于荧光猝灭的氧传感器中的应用，所述PPV类聚合物表面附着能力强、氧猝灭性及成膜性好、柔软、热稳定好。

所述PPV类聚合物作为荧光指示剂在基于荧光猝灭的氧传感器中的应用，所述PPV类聚合物的结构如式(1a)或(1b)所示：

式中，R₁、R₂相同或者不同，均为C5～C12的直链或者支链烷基，优选R₁、R₂独立地为正戊基、正辛基、3-乙基己基或正十二烷基。

上述PPV类聚合物可通过原子转移自由基聚合(ATRP)进行制备，重均分子量在4000～15000之间，这里的平均分子量是通过凝胶渗透色谱仪(GPC)测量的平均分子量。

将PPV类聚合物作为荧光指示剂在基于荧光猝灭的氧传感器的具体方法可以采用现有荧光指示剂的应用方法，例如将PPV类聚合物溶于有机溶剂中，作为荧光指示剂在基于荧光猝灭的氧传感器中的应用。有机溶剂可以包括四氢呋喃、甲基乙基酮、丙酮、环己酮、乙二醇、三氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、甲醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。优选的有机溶剂有四氢呋喃和三氯甲烷，更优选为三氯甲烷。